鋼鐵廠供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)

1、畢業(yè)設(shè)計(jì)論文畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 鋼鐵廠供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)鋼鐵廠供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì) 摘要 本文按照供電系統(tǒng)可靠性、經(jīng)濟(jì)性的要求，根據(jù)鋼鐵廠的負(fù)荷性質(zhì)、負(fù)荷大小 和負(fù)荷的分布情況對(duì)本廠供電系統(tǒng)做了全面綜合的分析，詳細(xì)闡述了工廠總降壓變 電所實(shí)現(xiàn)的理論依據(jù)。通過對(duì)整個(gè)供電系統(tǒng)的分析和對(duì)鋼鐵廠的電力負(fù)荷、功率補(bǔ) 償、短路電流的計(jì)算，合理的選擇電力變壓器、斷路器等各種電氣設(shè)備；對(duì)工廠總 降壓變電所不同的主接線方案進(jìn)行比較,選擇可靠性高，經(jīng)濟(jì)性好的主接線方案，實(shí) 現(xiàn)了工廠供電系統(tǒng)安全、可靠、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)地運(yùn)行。 關(guān)鍵詞 電力負(fù)荷；功率補(bǔ)償；短路電流；防雷與接地 目錄目錄 1 1 電力負(fù)荷及其計(jì)算電力負(fù)荷及其計(jì)算.2 1.

2、1 工廠的電力負(fù)荷.2 1.2 計(jì)算負(fù)荷確定的方法.2 1.3 變壓器功率損耗的計(jì)算.5 1.4 工廠的計(jì)算負(fù)荷和年電能消耗量.6 2 2 變配電所選擇變配電所選擇.12 2.1 變配電所的類型.12 2.2 變電所主變壓器容量的選擇.13 3 3 電氣主接線電氣主接線.14 3.1 具有母線的電氣主接線.15 3.2 無母線的電氣主接線.16 3.3 工廠總降壓變電所的主接線方案選擇.17 4 4 電力線路接線方式電力線路接線方式.19 4.1 高壓放射式接線.19 4.2 高壓樹干式接線.19 5 5 電力線路的敷設(shè)電力線路的敷設(shè).20 5.1 架空線路.20 5.2 電纜線路.20 6

3、6 高壓供電線路導(dǎo)線截面及型號(hào)的選擇高壓供電線路導(dǎo)線截面及型號(hào)的選擇.20 6.1 按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇導(dǎo)線截面.20 6.2 導(dǎo)線截面及型號(hào)的選擇.21 6.3 母線的選擇.22 7 7 電氣設(shè)備的選擇電氣設(shè)備的選擇.22 7.1 電氣設(shè)備選擇的一般條件.22 7.2 高壓一次設(shè)備的選擇.23 8 8 短路電流計(jì)算短路電流計(jì)算.30 8.1 三相短路電流的計(jì)算.30 8.2 電力系統(tǒng)的短路電流計(jì)算.31 9 9 防雷與接地防雷與接地.34 1010 附圖紙附圖紙.36 1111 謝辭謝辭.37 1212 參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn).38 1 1 電力負(fù)荷及其計(jì)算電力負(fù)荷及其計(jì)算 1.11.1 工廠的電力

4、負(fù)荷工廠的電力負(fù)荷 （1）電力負(fù)荷的概念 電力負(fù)荷又稱為電力負(fù)載。它有兩重含義：一是指耗用電能的用電設(shè)備或用電 單位（用戶） ，如說重要負(fù)荷、不重要負(fù)荷、動(dòng)力負(fù)荷、照明負(fù)荷等。另一是指用電 設(shè)備或用電單位所耗用的電功率或電流大小，如說輕負(fù)荷（輕載） 、重負(fù)荷（重載） 、 空負(fù)荷（空載） 、滿負(fù)荷（滿載）等。電力負(fù)荷的具體含義視具體情況而定。 1.21.2 計(jì)算負(fù)荷確定的方法計(jì)算負(fù)荷確定的方法 （1）需要系數(shù)法 利用一個(gè)需要系數(shù)乘以設(shè)備容量即可求得設(shè)備的有功計(jì)算負(fù)荷的一種方法。該 方法計(jì)算十分簡(jiǎn)便，它是最早提出的也是至今應(yīng)用最為普遍的一種方法。但由于需 要系數(shù)值是根據(jù)設(shè)備臺(tái)數(shù)較多、容量差別不是很

5、大的一般情況來確定的，未考慮設(shè) 備容量相差懸殊時(shí)少數(shù)大容量設(shè)備對(duì)計(jì)算機(jī)負(fù)荷的影響，因此此法較適用于設(shè)備臺(tái) 數(shù)較多的車間及全廠范圍的計(jì)算負(fù)荷的確定。 需要系數(shù)法的基本公式為： 有功計(jì)算負(fù)荷： Nx PKP. 30 （1） 式中 ： x K ：稱為需要系數(shù)； N P ：為該組內(nèi)各設(shè)備額定功率之和，即 N P = N P ； 30 P ：為有功功率負(fù)荷；其中： WL L x KK K . . K ：設(shè)備組的同時(shí)使用系數(shù)（即最大負(fù)荷時(shí)運(yùn)行設(shè)備的容量與設(shè)備組總額定容量之 比） ； L K ：設(shè)備組的平均加權(quán)負(fù)荷系數(shù)（表示設(shè)備組在最大負(fù)荷時(shí)輸出功率與運(yùn)行 的設(shè)備容量的比值） ；：設(shè)備組的平均加權(quán)效率； W

6、L ：配電線路的平均效率。 無功計(jì)算負(fù)荷： tan. 3030 PQ （2） tan：用電設(shè)備組的功率因數(shù)角的正切值； 視在計(jì)算負(fù)荷： cos 302 30 2 3030 P QPS （3） cos：用電設(shè)備組的平均功率因數(shù)； 計(jì)算電流： N U S I 3 30 30 （4） U N：用電設(shè)備組的額定電壓； 注意：需要系數(shù)值是按設(shè)備較多的情況來確定的，對(duì)單臺(tái)設(shè)備， x K =1；即 N PP 30 ；但對(duì)于電動(dòng)機(jī)，它本身?yè)p耗較大，因此當(dāng)只有一臺(tái)時(shí)， N P P 30 。 （2）二項(xiàng)式系數(shù)法 確定用電設(shè)備組有功計(jì)算負(fù)荷的公式為二項(xiàng)式。它考慮了設(shè)備組中容量最大的 幾臺(tái)對(duì)整個(gè)設(shè)備組計(jì)算負(fù)荷的影響，

7、彌補(bǔ)了需要系數(shù)法的不足。此法計(jì)算也十分簡(jiǎn) 便，至今仍為我國(guó)不少設(shè)計(jì)單位和設(shè)計(jì)人員所采用。 有功計(jì)算負(fù)荷： xN cPbPP 30 （5） N bP ：表示用電設(shè)備組的平均負(fù)荷。 x cP ：表示用電設(shè)備組中的 x 臺(tái)容量組大的設(shè) 備投入運(yùn)行時(shí)增加的附加負(fù)荷，其中 x P 為 x 臺(tái)容量最大的設(shè)備之和； b、c：二項(xiàng)式 系數(shù)，其數(shù)值隨用電設(shè)備組的類別和臺(tái)數(shù)而定； 無功計(jì)算負(fù)荷： tan. 3030 PQ （6） 視在計(jì)算負(fù)荷： cos 302 30 2 3030 P QPS （7） 計(jì)算電流： N U S I 3 30 30 （8） （3）利用系數(shù)法 先根據(jù)利用系數(shù)求出各用電設(shè)備組在最大負(fù)荷時(shí)的

8、平均負(fù)荷，然后求總的平均 利用系數(shù)和用電設(shè)備的有效臺(tái)數(shù)，并由此查出對(duì)應(yīng)的最大系數(shù)，最后由各平均負(fù)荷 之和乘以最大系數(shù)，從而求得總的有功計(jì)算負(fù)荷。利用系數(shù)法對(duì)于用電設(shè)備組無論 臺(tái)數(shù)多少和容量差別大小，計(jì)算結(jié)果都比較準(zhǔn)確。但此法計(jì)算繁復(fù)，因此應(yīng)用不甚 普遍。 （4）多組用電設(shè)備計(jì)算負(fù)荷的確定 確定擁有多組用電設(shè)備的干線上或車間變電所低壓母線上的計(jì)算負(fù)荷時(shí)，應(yīng)考 慮各組用電設(shè)備的最大負(fù)荷不同時(shí)出現(xiàn)的因數(shù)。因此在確定多組用電設(shè)備的計(jì)算負(fù) 荷時(shí)，應(yīng)結(jié)合具體情況對(duì)其有功負(fù)荷和無功負(fù)荷分別記入一個(gè)同時(shí)系數(shù) p K 、 q K ； 對(duì)車間干線?。?95 . 0 85 . 0 p K ； 97 . 0 90 .

9、 0 q K 對(duì)低壓母線?。?由用電設(shè)備組計(jì)算負(fù)荷直接相加來計(jì)算時(shí)取 90 . 0 80 . 0 p K ； 95 . 0 85 . 0 q K 由車間干線計(jì)算負(fù)荷直接相加計(jì)算時(shí)取 95 . 0 90 . 0 p K ； 97 . 0 93 . 0 q K 總的有功計(jì)算負(fù)荷為 ip PKP ,3030 （9） 總的無功計(jì)算負(fù)荷為 iq QKQ ,3030 （10） （以上兩式中的P30,i 和Q30,i 分別為各組設(shè)備的有功和無功計(jì)算負(fù)荷之和。 ） 總的視在計(jì)算負(fù)荷為 2 30 2 3030 QPS （11） 總的計(jì)算電流為 N USI3 3030 （12） 1.3 變壓器功率損耗的計(jì)算 對(duì)于

10、雙繞組變壓器， （有功功率損耗）和（無功功率損耗）分別為 TT R V QP PP 2 22 0 （13） TNT X V QP S I Q 2 22 0 100 % （14） 式中，P0變壓器器空載有功損耗； I0%變壓器空載電流百分?jǐn)?shù)； SN變壓器的額定容量； P通過變壓器的有功負(fù)荷； Q通過變壓器的無功負(fù)荷； V變壓器運(yùn)行線電壓； RT變壓器每相電阻；XT變壓器每相電抗。 精確計(jì)算時(shí)，P、Q、V 為同一點(diǎn)的功率和電壓。近似計(jì)算中，可用變壓器額定電壓 代替實(shí)際運(yùn)行電壓。在 VVN 的條件下，將 RT 及 XT 的公式代入上式，就可得到 用變壓器實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)直接求其功率損耗的表達(dá)式了，即 2 0

11、 N sT S S PPP （15） 2 0 100 % 100 % N Ns NT S SSV S I Q （16） 式中，n變壓器臺(tái)數(shù)；PS變壓器短路損耗； S通過變壓器的負(fù)荷視在計(jì)算功率；VS%變壓器短路電壓百分?jǐn)?shù)。 當(dāng)有 n 臺(tái)同型號(hào)同容量的變壓器并聯(lián)對(duì)功率為 S 的負(fù)荷供電時(shí)，其總功率損耗為 2 0 N s T S S n P PnP （17） 2 0 100 % 100 % N Ns NT S S n SV S I nQ （18） 在負(fù)荷計(jì)算中，SL7、S7、S9 等型低損耗電力變壓器的功率損耗可按下列簡(jiǎn)化公式 近似計(jì)算。 30 015 . 0 SPT （19） 30 06 . 0

12、 SQT （20） 1.4 工廠的計(jì)算負(fù)荷和年電能消耗量 1.4.1 工廠計(jì)算負(fù)荷的確定 工廠計(jì)算負(fù)荷是選擇工廠電源進(jìn)線一、二次設(shè)備的基本依據(jù)，也是計(jì)算工廠的功率 因數(shù)和工廠需電量的基本依據(jù)。 （1）按逐級(jí)計(jì)算法確定工廠計(jì)算負(fù)荷 如圖 1 所示，工廠的計(jì)算負(fù)荷 P30。應(yīng)該是高壓母線上所有高壓配電線計(jì)算負(fù)荷之 和，在乘上一個(gè)同時(shí)系數(shù)。高壓配 電線的計(jì)算負(fù)荷 P30。應(yīng)該是該 線所供車間變電所低壓側(cè)的計(jì)算負(fù) 荷 P30。工廠及變電所低壓側(cè)總的 計(jì)算負(fù)荷 P30、Q30、S30和 I30的計(jì) 算公式，分別如前面式 （9）（12）所示，其 p K 0.80.95， q K 0.850.97。 （2）

13、按需要系數(shù)法確定工廠計(jì)算 負(fù)荷 將全廠用電設(shè)備的總?cè)萘?Pe（不含 備用設(shè)備容量）乘上一個(gè)需要系數(shù) Kd，即得到全廠的有功計(jì)算負(fù)荷， 即 edP KP 30 （21） 全廠的無功計(jì)算負(fù)荷、視在計(jì)算負(fù)荷和計(jì)算電流按式（6）（8）計(jì)算。 （3）按年產(chǎn)量估算工廠計(jì)算負(fù)荷 將工廠年產(chǎn)量 A 乘上單位產(chǎn)品耗電量 a，就得到工廠全年的需電量 AaWa （22） 各類工廠的單位產(chǎn)品耗電量 a 可由有關(guān)設(shè)計(jì)單位根據(jù)實(shí)測(cè)統(tǒng)計(jì)資料確定，亦可查有 關(guān)設(shè)計(jì)手冊(cè)。 在求出年需電量 Wa 后，除以工廠的年最大負(fù)荷利用小時(shí) Tmax，就可求出工廠的有 功計(jì)算負(fù)荷 max30 TWP a （23） 其他計(jì)算負(fù)荷 Q30、S3

14、0、I30的計(jì)算，與上述需要系數(shù)法相同。 （4）工廠的功率因數(shù)、無功補(bǔ)償及補(bǔ)償后的工廠計(jì)算負(fù)荷 1）工廠的功率因數(shù) 瞬時(shí)功率因數(shù) 瞬時(shí)功率因數(shù)可由功率因數(shù)表（相位表）直接測(cè)量，亦可以由功 率表、電流表和電壓表的讀數(shù)按下式求出（間接測(cè)量） IUP3cos （24） 式中，P 為功率表測(cè)出的三相功率讀數(shù)（kW） ； I 為電流表測(cè)出的線電流讀數(shù)（A） ； U 為電壓表測(cè)出的線電壓讀數(shù)（kV） 瞬時(shí)功率因數(shù)只用來了解和分析工廠或設(shè)備在生產(chǎn)過程中無功功率的變化情況， 以便采取適當(dāng)?shù)难a(bǔ)償措施。 平均功率因數(shù) 平均功率因數(shù)亦稱加權(quán)平均功率因數(shù)，按下式計(jì)算 222 1 1 cos p q qp p W W

15、WW W （25） 式中，Wp 為某一時(shí)間內(nèi)消耗的有功電能，由有功電度表讀出； WQ 為某一時(shí)間內(nèi)消耗的無功電能，由無功電度表讀出。 我國(guó)電業(yè)部門每月向工業(yè)用戶收取電費(fèi)，就規(guī)定電費(fèi)要按月平均功率因數(shù)的高低 來調(diào)整。 最大負(fù)荷時(shí)的功率因數(shù) 最大負(fù)荷時(shí)的功率因數(shù)指在年最大負(fù)荷（即計(jì)算負(fù) 荷）時(shí)的功率因數(shù)，按下式計(jì)算 3030 cosSP （26） 2）無功功率補(bǔ)償 工廠中由于有大量的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)、電焊機(jī)、電弧爐及氣體放電燈等感應(yīng)負(fù)荷， 從而使功率因數(shù)降低，需考慮人工補(bǔ)償。 要使功率因數(shù)由 cos 提高到 cos ，必須裝設(shè)的無功功率補(bǔ)償裝置容量為 tantan 303030 PQQQC （27） 或

16、 30 PqQ CC （28） 式中， tantan C q ，稱為無功補(bǔ)償率，或比補(bǔ)償容量。這無功補(bǔ)償率，是 表示要使 1kW 的有功功率由 cos 提高到 cos 所需要的無功補(bǔ)償容量 kvar 值。 在確定了總的補(bǔ)償容量后，即可根據(jù)所選并聯(lián)電容器的單個(gè)容量 qC 來確定電容 器的個(gè)數(shù)，即 CC qQn （29） 由上式計(jì)算所得的電容器個(gè)數(shù) n,對(duì)于單相電容器來說，因取 3 的倍數(shù)。 3）無功補(bǔ)償后的工廠計(jì)算負(fù)荷 工廠裝設(shè)了無功補(bǔ)償裝置后，則在確定補(bǔ)償裝置裝設(shè)地點(diǎn)以前的的總計(jì)算負(fù) 荷時(shí)，應(yīng)扣除無功補(bǔ)償?shù)娜萘?，即總的無功計(jì)算負(fù)荷 C QQQ 3030 （30） 補(bǔ)償后總的視在計(jì)算負(fù)荷 2 3

17、0 2 3030 )( C QQPS （31） （由上式可以看出，在變電所低壓側(cè)裝設(shè)了無功補(bǔ)償裝置以后，由于低壓側(cè) 總的視在計(jì)算負(fù)荷減小，從而可使變電所主變壓器的容量選得小一些。著不僅降 低了變電所的初投資，而且可減少工廠的電費(fèi)開支。由此可見，提高功率因數(shù)不 僅對(duì)整個(gè)電力系統(tǒng)大有好處，而且對(duì)工廠本上也是有一定經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的。 ） 1.5 鋼鐵廠的負(fù)荷計(jì)算 1.5.1 各車間的計(jì)算負(fù)荷 計(jì)算負(fù)荷序 號(hào) 用電單位 名稱 設(shè)備容 量(kW)Kd costan P30 (kW) Q30(kvar) S30(kVA) 1高爐車間20000.40.80.758006001000 2煉鋼車間11700.60.8

18、0.75702526.5877.5 3軋鋼車間8000.50.810.72400289.6493.8 4線材車間12000.650.830.67780524.2939.8 5機(jī)電修車 間 3000.30.80.75100.176125.7 6水泵站5000.650.80.75325243.75406.25 7氧氣站3000.650.80.75195146.25243.75 表 1 各車間低壓側(cè)的計(jì)算負(fù)荷 1.5.2 各車間電力變壓器的功率損耗 變壓器功率損耗 序號(hào)用電單位名稱 PT(kW)QT(kvar) 1高爐車間1560 2煉鋼車間13.252.7 3軋鋼車間9.337.2 4線材車間14

19、.156.4 5機(jī)電修車間9.337.2 6水泵站6.124.4 7氧氣站3.714.6 表 2 各車間電力變壓器的功率損耗 1.5.3 各車間電力變壓器的功率損耗 計(jì)算負(fù)荷序 號(hào) 用電單位名稱 P30 (kW)Q30(kvar) S30(kVA) I30(A) 1高爐車間8156601048.73100.9 2煉鋼車間715.2579.2920.3188.6 3軋鋼車間1433.91067.81787.81172 4線材車間794.1580.6983.7194.7 5機(jī)電修車間509.4402.8649.4162.5 6水泵站331.1268.2426.0341 7氧氣站198.7160.9

20、255.6824.6 表 3 各車間電力變壓器的功率損耗 1.5.4 全廠總的計(jì)算負(fù)荷 根據(jù)以上數(shù)據(jù)得出 P30=Kp P30(1)=0.95(815+715.2+1433.9+794.1+509.4+331.1+198.7)=4557.5kW Q30=Kq Q30(1)=0.97(660+579.2+1067.8+580.6+402.8+268.2+160.9)=3607.9kvar S30= 2 30 2 30 QP = 22 9 . 3607 5 . 4557 =5812.7kVA 30I = )3(30NUS = )63( 7 . 5812 =559.3A 1.5.5 總降壓變電所的功

21、率補(bǔ)償 （1）補(bǔ)償前的變壓器容量和功率因素： 根據(jù)工廠的一、二級(jí)負(fù)荷情況，選擇 2 臺(tái)主電力變壓器，因此，主電力變 壓器的容量選擇為 SNT0.7 S30=0.75812.7=4068.9kVA 因此未進(jìn)行無功補(bǔ)償時(shí)，主變壓器容量應(yīng)選為 5000kVA，型號(hào)為 SJL1 5000/35 這時(shí)變電所低壓側(cè)的功率因數(shù)為 cos(2)=P30/S30 =4557.5/5812.7=0.78 （2）無功補(bǔ)償容量 按設(shè)計(jì)要求，變電所高壓側(cè)的。 考慮到變壓器的無功功率損耗cos0.9 QT 遠(yuǎn)大于有功功率損耗PT，因此在變壓器低壓側(cè)補(bǔ)償時(shí)，低壓側(cè)補(bǔ)償后的 功率因數(shù)應(yīng)略高于 0.90,這里取。 cos0.9

22、2 要使低壓側(cè)功率因數(shù)由 0.78 提高到 0.92，低壓側(cè)需要裝設(shè)的并聯(lián)電容器的容量 為 QC =P30(tanarccos0.78-tanarccos0.92) =4557.5(0.802-0.426) =1713.62kvar 在確定了總的補(bǔ)償容量后，就可根據(jù)選定的并聯(lián)電容器的單個(gè)容量 qc 來確 定電容器的個(gè)數(shù) c c q Q n 由上式計(jì)算所得的電容器個(gè)數(shù) n，對(duì)于單相電容器來說，應(yīng)取 3 的倍數(shù)， 以便三相均衡分配。 在確定了并聯(lián)電容器的容量后，根據(jù)產(chǎn)品目錄，就可以選擇并聯(lián)電容器的單臺(tái) 容量（這里選 50kvar） ，并確定并聯(lián)電容器的數(shù)量： cN c q Q n = 34 50

23、62.1713 （個(gè)） 取 n=36 式中 qcN 單個(gè)電容器的額定容量（kvar） 。 則實(shí)際補(bǔ)償容量為Qc=3650 kvar =1800 kvar 選擇兩臺(tái)電容器柜，單臺(tái)的容量為 900kvar，型號(hào)為 TBB36-900/50。 （3）補(bǔ)償后的變壓器容量和功率因數(shù) 變電所低壓側(cè)的視在計(jì)算負(fù)荷為 S30(2)= 2 30 2 30 )( C QQP = 99.4902)18009 .3607(5 .4557 22 kVA 79.4716399.49023 )2(30)2(30 N USI A 因此無功補(bǔ)償后主變壓器容量 SNT0.7 S30=0.74902.99=3432.1kVA 變壓

24、器容量應(yīng)選為 4000kVA，型號(hào)為 SJL14000/35。 變壓器的功率損耗為 2 0 () S T n PS PnP nS 2 394902.99 2 5.9() 24000 =11.8+29.30 =41.1kW 2 0% % () 100100 SN TNN IVS QnSS n 2 1.17 40004902.99 24000() 100100 24000 =88+210.26 =298.26kvar 變電所高壓側(cè)的計(jì)算負(fù)荷為 6 . 4598 1 . 41 5 . 4557 30)1(30 T PPP kW 16.210626.298)1800 9 . 3607()( 30)1(

25、30 TC QQQQ kvar 97.505716.2106 6 . 4598 222 )1(30 2 )1(30)1(30 QPS kVA 43.8335397.50573 )1(3030 N USI A 無功補(bǔ)償后，工廠的功率因數(shù)為 909 . 0 97.5057 6 . 4598cos )1(30)1(30 SP 這一功率因數(shù)滿足規(guī)定要求。 1.5.6 工廠的年電能消耗量 Tmax=6500h，取 7 . 0 ， 8 . 0 則工廠年有功電能消耗量 Wpa=P30Tmax=0.74598.66500=2.kWh 工廠年無功電能消耗量 Wqa=Q30Tmax=0.82106.=1.kvar

26、h 2 2 變配電所選擇變配電所選擇 2.12.1 變配電所的類型變配電所的類型 車間變電所按其主變壓器的安裝位置來分,有下列類型： （1）車間附設(shè)變電所 變壓器室的一面墻或幾面墻與車間的墻共用，變壓器室 的大門朝車間外開。如果按變壓器室位于車間的墻內(nèi)還是墻外，還可以進(jìn)一步 分為內(nèi)附式和外附式。 （2）車間內(nèi)變電所 變壓器室位于車間內(nèi)的單獨(dú)房間內(nèi)，變壓器室的大門朝車 間內(nèi)開。 （3）露天變電所 變壓器安裝在室外抬高的地面上。如果變壓器的上方設(shè)有頂 板或挑檐的，則稱為半露天變電所。 在負(fù)荷較大的多跨廠房、負(fù)荷中心在廠房中部且環(huán)境許可時(shí)，可采用車間 內(nèi)變電所。這種車間內(nèi)變電所，位于車間的負(fù)荷中心，

27、可以縮短低壓配電的距 離，降低電能損耗和電壓損耗，減少有色金屬的消耗量，因此這種變電所的技 術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)比較好。但是變電所建在車間內(nèi)部，要占一定的生產(chǎn)面積，因此對(duì) 一些生產(chǎn)面積比較緊湊和生產(chǎn)流程要經(jīng)常調(diào)整、設(shè)備也要相應(yīng)變動(dòng)的生產(chǎn)車間 不太合適；而且其變壓器門朝車間內(nèi)開，對(duì)生產(chǎn)的安全有一定的威脅。這種變 電所在大型冶金企業(yè)中較多。 按照上述原則，車間變電所的類型均采用車間附設(shè)變電所，如表 4。 序號(hào)用電單位名稱變電所類型 1高爐車間車間附設(shè)變電所 2煉鋼車間車間附設(shè)變電所 3軋鋼車間車間附設(shè)變電所 4線材車間車間附設(shè)變電所 5機(jī)電修車間車間附設(shè)變電所 6水泵站車間附設(shè)變電所 7氧氣站車間附設(shè)變電所

28、 表 4 車間變電所的類型 2.22.2 變電所主變壓器容量的選擇變電所主變壓器容量的選擇 （1）只裝一臺(tái)主變壓器的變電所 主變壓器容量 ST（設(shè)計(jì)中，一般可概略地當(dāng)作其額定容量 SN.T）應(yīng)滿足全部 用電設(shè)備總計(jì)算負(fù)荷 S30需要，即 STS30 （34） （2）裝有兩臺(tái)主變壓器的變電所 每臺(tái)變壓器的容量 ST（一般可概略地當(dāng)作 SN.T）應(yīng)同時(shí)滿足以下兩個(gè)條件： 任一臺(tái)變壓器單獨(dú)運(yùn)行時(shí)，宜滿足總計(jì)算負(fù)荷 S30的大約 60%70%的需要， 即 ST=(00.7)S30 （35） 當(dāng) 1 臺(tái)主變退出運(yùn)行時(shí)，其余變壓器應(yīng)能保證全部一級(jí)負(fù)荷及大部分二級(jí)負(fù) 荷用電，此時(shí)允許變壓器過負(fù)荷 40運(yùn)行。

29、 （3）車間變電所主變壓器的單臺(tái)容量上限 車間變電所主變壓器的單臺(tái)容量，一般不宜大于 1000kVA（或 1250 kVA） 。 這一方面是受以往低壓開關(guān)電器斷流能力和短路穩(wěn)定度要求的限制；另一方面 也是考慮到可以使變壓器更接近于車間負(fù)荷中心，以減少低壓配電線路的電能 損耗、電壓損耗和有色金屬消耗量?，F(xiàn)在我國(guó)已能生產(chǎn)一些斷流能力更大和短 路穩(wěn)定度更好的新型低壓開關(guān)電器如 DW15、ME 等型低壓斷路器及其它電器， 因此如車間負(fù)荷容量較大、負(fù)荷集中且運(yùn)行合理時(shí)，也可以選用單臺(tái)容量為 12502000 kVA 的配電變壓器，這樣能減少主變壓器臺(tái)數(shù)及高壓開關(guān)電器和 電纜等。 （4）適當(dāng)考慮符合的發(fā)展

30、 應(yīng)適當(dāng)考慮今后 510 年電力負(fù)荷的增長(zhǎng)，留有一定的余地，同時(shí)要考慮變壓 器的正常過負(fù)荷能力。 （根據(jù)上述原則及工廠的實(shí)際情況，廠總變電所主變壓器的臺(tái)數(shù)選擇 2 臺(tái)。 2 臺(tái)變壓器并聯(lián)運(yùn)行，單臺(tái)變壓器的容量為 4000kVA，型號(hào)為 SJL1-4000/35。 變壓器容量及型號(hào)的選擇詳見功率補(bǔ)償部分。車間變壓器亦選用 1 臺(tái)變壓器運(yùn) 行，單臺(tái)容量為 SJL1-1000/10。 ） 3 3 電氣主接線電氣主接線 主接線又稱一次接線或主電路。電氣主接線是由各種主要電氣設(shè)備（如發(fā) 電機(jī)、變壓器、開關(guān)電氣、互感器、電抗器及連接線路等設(shè)備） ，按一定順序連 接而成的一個(gè)接受和分配電能的總電路。由于交流

31、供電系統(tǒng)通常是三相對(duì)稱的， 故在主接線圖中，一般用一根線來表示三相電路，僅在個(gè)別三相設(shè)備不對(duì)稱或 需進(jìn)一步說明的地方，部分地用三條線表示，這樣就將三相電路圖繪成了單線 圖。為使看圖容易起見，圖上只繪出系統(tǒng)的主要元件及相互間的連接。 電氣主接線單線圖應(yīng)按行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的圖形符號(hào)與文字符號(hào)繪制，通常還 在圖上標(biāo)明主要電氣設(shè)備的型號(hào)和技術(shù)參數(shù)，以方便閱讀。 主接線代表了發(fā)電廠和變電站電氣部分主體結(jié)構(gòu)，是電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的重要 組成部分。 概括地說，對(duì)主接線的基本要求包括安全、可靠、靈活、經(jīng)濟(jì)四個(gè)方面。 主接線的繪制 3.13.1 具有母線的電氣主接線具有母線的電氣主接線 （1）單母線接線 在主接線中，

32、斷路器是電力系統(tǒng)的主開關(guān)；隔離開關(guān)的功能主要是隔離高 壓電源，以保證其它設(shè)備和線路的安全檢修。例如，固定式開關(guān)柜中的斷路器 工作一段時(shí)間需要檢修時(shí)，在斷路器斷開電路的情況下，拉開隔離開關(guān)；恢復(fù) 供電時(shí)，應(yīng)先合隔離開關(guān)，然后合斷路器。這就是隔離開關(guān)與斷路器配合操作 的原則。由于隔離開關(guān)無滅弧裝置，斷流能力差，所以不能帶負(fù)荷操作。如下 圖 2 所示。 （2）單母線分段 單母線分段接線是采用斷路器將母線分段，通常是分成兩段，如圖下 3 所 示。母線分段后可進(jìn)行分段檢修，對(duì)于重要用戶，可以從不同段引出兩個(gè)回路， 當(dāng)一段母線發(fā)生故障時(shí)，由于分段斷路器 QF1 在繼電保護(hù)作用下自動(dòng)將故障段 迅速切除，從而

33、保證了正常母線段不間斷供電和不致使重要用戶停電。兩段母 線同時(shí)故障的幾率很小，可以不予考慮。在供電可靠性要求不高時(shí)，亦可用隔 離開關(guān)分段（QS1） ，任一段母線發(fā)生故障時(shí)，將造成兩段母線同時(shí)停電，在判 斷故障后，拉開分段隔離開關(guān) QS1，完好段即可恢復(fù)供電。 （3）雙母線及雙母線分段 如上圖 4 所示，這種接線，每一回路都通過一臺(tái)斷路器和兩組隔離開關(guān) （也有采用兩臺(tái)斷路器和兩組隔離開關(guān)）連接到兩組母線上，母線 W1 和 W2 都是工作母線。兩組母線可同時(shí)工作，并通過母線聯(lián)絡(luò)短路器并聯(lián)運(yùn)行。電源 和引出線適當(dāng)?shù)胤峙湓趦山M母線上。雙母線分段接線如上圖 5 所示。 3.23.2 無母線的電氣主接線無

34、母線的電氣主接線 3.2.1 橋形接線 當(dāng)具有兩臺(tái)變壓器和兩條線路時(shí)， 在變壓器-線路接線的基礎(chǔ)上，在其中 間架一連接橋，則成為橋形接線。如 圖 6 所示。按照連接橋斷路器的位置， 可分為內(nèi)橋（圖 6(a)）和外橋（圖 6（b） ）兩種接線。前者橋連斷路器設(shè) 置在變壓器側(cè)；而后者，橋連斷路器 則設(shè)置在線路側(cè)。橋形接線中，四個(gè) 回路只有三臺(tái)斷路器，是需要斷路器最少也是最節(jié)省的一種接線。但其可靠性 和靈活性較差，只能應(yīng)用于小型變電所、發(fā)電廠;內(nèi)橋式適宜輸電線路較長(zhǎng)，故 障幾率較多，而變壓器又不需要經(jīng)常切換時(shí)；外橋式則在出線較短，且變壓器 隨經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的要求需經(jīng)常切換時(shí)，就更為適宜。有時(shí)為了檢修出線和

35、在變壓器 回路中的斷路器時(shí)不中斷線路和變壓器正常運(yùn)行，再在橋形接線中附加一個(gè)正 常工作時(shí)斷開的帶隔離開關(guān)的跨條。在跨條上裝設(shè)兩臺(tái)隔離開關(guān)的目的是可以 輪換停電檢修任何一組隔離開關(guān)。 3.33.3 工廠總降壓變電所的主接線方案選擇工廠總降壓變電所的主接線方案選擇 工廠電源進(jìn)線電壓為 35KV 及以上的工廠，通常是先經(jīng)工廠總降壓變電所 降為 610KV 的高壓配電電壓，然后經(jīng)過車間變電所，降為一般低壓用電設(shè)備 所需的電壓如 220/380V。 方案 1 一次側(cè)采用內(nèi)橋式接線，二次側(cè)采用單母線分段的總降壓變電所主接 線圖（如圖 7）所示。這種主接線，其一次側(cè)的高壓斷路器 QF10 跨在兩路電源 進(jìn)線

36、之間，猶如一座橋梁，而且處在線路斷路器 QF11 和 QF12 的內(nèi)側(cè)，靠近變 壓器，因此稱為內(nèi)橋式接線。這種主接線的運(yùn)行靈活性較好，供電可靠性較高， 適用于一、二級(jí)負(fù)荷的工廠。如果某路電源例如 WL1 線路停電檢修或發(fā)生故障 時(shí)，則斷開 QF11，投入 QF10（其兩側(cè) QS 先合） ，即可由 WL2 恢復(fù)對(duì)變壓器 T1 的供電。這種內(nèi)橋式接線多用于電源線路較長(zhǎng)因而發(fā)生故障和停電的機(jī)會(huì)較 多、并且變電所的變壓器不需經(jīng)常切換的總降壓變電所。 方案 2 一次側(cè)采用外橋式接線，二次側(cè)采用單母線分段的總降壓變電所主接 線圖（如圖 8）所示。這種主接線，其一次側(cè)的高壓斷路器 QF10 也跨接在兩路 電

37、源進(jìn)線之間，但處在線路斷路器 QF11 和 QF12 的外側(cè)，靠近電源方向，因此 稱為外橋式接線。這種主接線的運(yùn)行靈活性也 較好，供電可靠性同樣較高，適用于一、二級(jí)負(fù)荷的工廠。但與內(nèi)橋式接線的 適用場(chǎng)合有所不同。如果某臺(tái)變壓器例如 T1 停電檢修或發(fā)生故障時(shí)，則斷開 QF11，投入 QF10（其兩側(cè) QS 先合） ，使 用兩路電源進(jìn)線又恢復(fù)并列運(yùn)行。這種外 橋式接線適用于電源線路較短而變電所負(fù) 荷變動(dòng)較大、適于經(jīng)濟(jì)運(yùn)行需經(jīng)常切換的 總降壓變電所。 （根據(jù)本廠的實(shí)際情況，工廠總降壓變電 所距該城鎮(zhèn) 220/35KV 變電所 5 公里，距離 較遠(yuǎn)；而變電所負(fù)荷變動(dòng)不大，故采用方 案 1（一次側(cè)采用

38、內(nèi)橋式接線，二次側(cè)采用 單母線分段的總降壓變電所主接線） 。方案 2 更適用于電源線路較短而變電所負(fù)荷變動(dòng) 較大,適于經(jīng)濟(jì)運(yùn)行需經(jīng)常切換的總降壓變電所；采用橋式接線，最大的特點(diǎn)就 是使用斷路器數(shù)量較少，使用斷路器數(shù)量較少，一般采用斷路器數(shù)都等于或少 于出線回路數(shù)，從而結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，投資較少。 ） 3.4 工廠電力線路 主接線又稱一次接線或主電路。電氣主接線是由各種主要電氣設(shè)備（如發(fā) 電機(jī)、變壓器、開關(guān)電氣、互感器、電抗器及連接線路等設(shè)備） ，按一定順序連 接而成的一個(gè)接受和分配電能的總電路。由于交流供電系統(tǒng)通常是三相對(duì)稱的， 故在主接線圖中，一般用一根線來表示三相電路，僅在個(gè)別三相設(shè)備不對(duì)稱或 需

39、進(jìn)一步說明的地方，部分地用三條線表示，這樣就將三相電路圖繪成了單線 圖。為使看圖容易起見，圖上只繪出系統(tǒng)的主要元件及相互間的連接。主接線 代表了發(fā)電廠和變電站電氣部分主體結(jié)構(gòu)，是電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的重要組成部 分。概括地說，對(duì)主接線的基本要求包括安全、可靠、靈活、經(jīng)濟(jì)四個(gè)方面。 4 4 電力線路接線方式電力線路接線方式 工廠的高壓線路有放射式、樹干式和環(huán)形等基本接線方式。 4.14.1 高壓放射式接線高壓放射式接線 圖 10 為放射式結(jié)構(gòu)，放射式線路之間互相不影響，因此供電可靠性較高， 而且便于裝自動(dòng)裝置，但是高壓設(shè)備用的較多，且每臺(tái)高壓斷路器須裝設(shè)一個(gè) 高壓柜，從而使投資增加，而這種放射式 線

40、路發(fā)生故障或檢修時(shí)，該線路所有供電 的負(fù)荷都要停電，要提高其供電可靠性， 可在低壓變電所高壓側(cè)之間或低壓側(cè)之間 敷設(shè)聯(lián)絡(luò)線，要近一步提高其供電可靠性， 還可采用來自兩個(gè)電源的兩路高壓進(jìn)線， 然后經(jīng)分段母線，由兩段母線用雙回路對(duì) 用戶交叉供電。 4.24.2 高壓樹干式接線高壓樹干式接線 圖 11 是高壓樹干式線路的電路圖。樹 干式結(jié)線與放射式結(jié)線相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)：多數(shù)情況下，能減少線路的有色 金屬消耗量；采用高壓開關(guān)數(shù)量少，投資較省。但有下列缺點(diǎn)：供電可靠性較 低，當(dāng)高壓配電干線發(fā)生故障或檢修時(shí)，接于干線的所有變電所都要停電，且 在實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化方面，適應(yīng)性較差。 （本廠由于車間一、二級(jí)負(fù)荷較多

41、，需要較高的供電可靠性故采用放射式接線。 ） 5 5 電力線路的敷設(shè)電力線路的敷設(shè) 5.15.1 架空線路架空線路 由于架空與電纜線路相比有較多的優(yōu)點(diǎn)，如成本低、投資少，安裝容易，維護(hù) 和檢修方便易于發(fā)現(xiàn)和排除故障等，所以架空線路在一般工廠中應(yīng)用相當(dāng)廣泛。敷 設(shè)架空線路，要嚴(yán)格遵守有關(guān)技術(shù)規(guī)程的規(guī)定，在整個(gè)施工中，要注重安全教育， 采取有效的安全措施，特別是立桿、組裝和架線時(shí)，更加要注意人身安全，防止發(fā) 生事故。竣工以后，要按規(guī)定的手續(xù)和要求進(jìn)行檢查和驗(yàn)收，確保工程質(zhì)量。 5.25.2 電纜線路電纜線路 電纜線路與架空線路相比，具有成本高，投資大，維修不便等缺點(diǎn)，但是它具 有運(yùn)行可靠、不易受外

42、界影響、不需架設(shè)電桿、不占地面、不礙觀瞻等優(yōu)點(diǎn)，特別 是在有腐蝕性氣體和易燃、易爆場(chǎng)所，不宜架設(shè)架空線路時(shí)，只有敷設(shè)電纜線路。 （由于架空與電纜線路相比有較多的優(yōu)點(diǎn)，如成本低、投資少，安裝容易，維護(hù)和 檢修方便，易于發(fā)現(xiàn)和排除故障等，所以架空線路在一般工廠中應(yīng)用相當(dāng)廣泛。 由于本廠的地形不復(fù)雜，按經(jīng)濟(jì)性及可操作性來選擇，故高壓供電線路選擇為架空 線。 ） 6 6 高壓供電線路導(dǎo)線截面及型號(hào)的選擇高壓供電線路導(dǎo)線截面及型號(hào)的選擇 6.16.1 按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇導(dǎo)線截面按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇導(dǎo)線截面 【導(dǎo)線（或電纜，下同）的截面越大，電能損耗就越小，但是線路投資、維修 管理費(fèi)用和有色金屬消耗量卻要增

43、加。因此從經(jīng)濟(jì)方面考慮，導(dǎo)線應(yīng)選擇一個(gè)比較 合理的截面，既使電能損耗小，又不致過分增加線路投資、維修管理費(fèi)用和有色金 屬消耗量】各國(guó)根據(jù)其具體國(guó)情特別是有色金屬資源的情況，規(guī)定了導(dǎo)線和電纜的 經(jīng)濟(jì)電流密度。我國(guó)現(xiàn)行的經(jīng)濟(jì)電流密度規(guī)定如表 5 所列。 線路類別導(dǎo)線材質(zhì)年最大負(fù)荷利用小時(shí) 3000h 以下30005000h5000h 以上 鋁1.651.150.90架空線路 銅3.002.251.75 鋁1.921.731.54電纜線路 銅2.502.252.00 表 5 導(dǎo)線和電纜的經(jīng)濟(jì)電流密度（A/mm2） 按經(jīng)濟(jì)電流密度 jec 計(jì)算經(jīng)濟(jì)截面 Aec 的公式為 ec ec j I A 30 （36） 式中，I30為線路的計(jì)算電流。 按上式計(jì)算出 Aec 后，應(yīng)選最接近的標(biāo)準(zhǔn)截面（可取較小的標(biāo)準(zhǔn)截面） ，然后校驗(yàn) 其它條件。 6.26.2 導(dǎo)線截面及型號(hào)的選擇導(dǎo)線截面及型號(hào)的選擇 （1）總降壓變電所高壓側(cè)導(dǎo)線（35kV 架空線） 按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇 1）選擇經(jīng)